Efficient Content-based Routing, Mobility-aware Topologies, and Temporal Subspace Matching

Event-based systems are seen as good candidates for supporting distributed applications in dynamic and ubiquitous environments because they support decoupled and asynchronous many-to-many information dissemination. Event systems are widely used, because asynchronous messaging provides a flexible alternative to RPC (Remote Procedure Call). They are typically implemented using an overlay network of routers. A content-based router forwards event messages based on filters that are installed by subscribers and other routers. The filters are organized into a routing table in order to forward incoming events to proper subscribers and neighbouring routers. This thesis addresses the optimization of content-based routing tables organized using the covering relation and presents novel data structures and configurations for improving local and distributed operation. Data structures are needed for organizing filters into a routing table that supports efficient matching and runtime operation. We present novel results on dynamic filter merging and the integration of filter merging with content-based routing tables. In addition, the thesis examines the cost of client mobility using different protocols and routing topologies. We also present a new matching technique called temporal subspace matching. The technique combines two new features. The first feature, temporal operation, supports notifications, or content profiles, that persist in time. The second feature, subspace matching, allows more expressive semantics, because notifications may contain intervals and be defined as subspaces of the content space. We also present an application of temporal subspace matching pertaining to metadata-based continuous collection and object tracking.

Tapahtumapohjaiset järjestelmät nähdään hyvänä tapana tukea ja kehittää hajautettuja sovelluksia dynaamisissa ympäristöissä. Nämä järjestelmät tukevat asynkronista viestien välitystä. Tapahtumapohjaisia järjestelmiä käytetään, koska asynkroninen viestintä mahdollistaa etäproseduurikutsuja vapaammat sidokset sovellusten välille. Tapahtumapohjaiset järjestelmät toteutetaan tyypillisesti ns. "overlay" verkkoina sovelluskerroksella. Sisältöpohjainen reititin välittää tapahtumaviestejä tilaajien asettamien suotimien (eng. filter) perusteella. Tiedon tilaajat ja tuottajat kytketään suotimien avulla niin että tuottajien tuottamat tapahtumat välittyvät aktiivisille tilaajille. Suodin valikoi viestivirrasta halutut viestit erityisten sääntöjen avulla. Suotimet järjestetään reititystauluksi, jonka perusteella päätetään kenelle reititin ohjaa viestejä. Väitöskirja käsittelee suodinpohjaisten reititystaulujen optimointia ja esittää uusia tietorakenteita ja konfiguraatioita paikalliseen sekä hajautettuun toimintaan. Työssä esitetään yleinen formaali suotimien yhdistämismalli, joka integroidaan esitettyjen tietorakenteiden kanssa. Lisäksi työssä tutkitaan liikkuvien tilaajien ja tuottajien aiheuttamia kustannuksia. Työssä esitetään myös uusi tekniikka aikaan kytketyn tiedon välitykseen. Tekniikka yhdistää kaksi uutta piirrettä. Ensimmäinen piirre on temporaalinen toiminta, jossa välitettävä tieto on määritetty olemaan voimassa tietyn ajanjakson. Toinen ominaisuus mahdollistaa sekä kyselyiden että datan, johon kyselyt kohdistuvat, määrittelyn moniulotteisten suotimien avulla. Työssä esitetään tekniikasta esimerkkisovellus, joka käsittelee joukkojen ja olioiden seurantaa.